به عنوان شاخه مهمی از کشاورزی مدرن ، مفهوم کارخانه های کارخانه بسیار محبوب شده است. در محیط کاشت داخلی ، روشنایی گیاه منبع انرژی ضروری برای فتوسنتز است. چراغهای LED LED دارای مزایای زیادی هستند که چراغهای تکمیلی سنتی ندارند و مطمئناً اولین انتخاب برای چراغهای اصلی یا تکمیلی در برنامه های تجاری بزرگ مانند مزارع عمودی و گلخانه ها خواهند بود.
گیاهان یکی از پیچیده ترین اشکال زندگی روی این سیاره هستند. کاشت گیاهان بسیار ساده ، اما همچنین دشوار و پیچیده است. علاوه بر نورپردازی گیاهان ، بسیاری از متغیرها بر یکدیگر تأثیر می گذارند ، ایجاد تعادل بین این متغیرها هنر فوق العاده ای است که تولیدکنندگان باید آن را درک کرده و به آن تسلط پیدا کنند. اما از نظر روشنایی گیاهان ، هنوز عوامل زیادی وجود دارد که باید با دقت مورد توجه قرار گیرند.
ابتدا ، اجازه دهید' ؛ طیف خورشید و جذب طیف توسط گیاهان را درک کند. همانطور که از شکل زیر مشخص است ، طیف خورشیدی یک طیف پیوسته است که طیف آبی و سبز در آن قوی تر از طیف قرمز است و طیف نور مرئی بین 380 تا 780 نانومتر متغیر است. چندین عامل جذب کلیدی برای رشد گیاه وجود دارد و طیف های جذب نور چندین اکسین کلیدی که بر رشد گیاه تأثیر می گذارد ، تفاوت قابل توجهی دارد. بنابراین ، استفاده از چراغهای رشد گیاه LED یک امر ساده نیست ، اما بسیار هدفمند است. در اینجا لازم است مفاهیم دو عنصر مهم رشد گیاه فتوسنتزی معرفی شود.
فتوسنتز گیاهان متکی به کلروفیل موجود در کلروپلاست برگ است که یکی از مهمترین رنگدانه های مربوط به فتوسنتز است. در تمام موجودات زنده که می توانند فتوسنتز ایجاد کنند وجود دارد ، از جمله گیاهان سبز و گیاهان پروکاریوتی. جلبک سبز آبی (سیانوباکتریا) و جلبک یوکاریوتی. کلروفیل انرژی نور را جذب می کند و دی اکسید کربن و آب را به هیدروکربن ها سنتز می کند.
کلروفیل a آبی-سبز است و عمدتا نور قرمز را جذب می کند. کلروفیل b زرد سبز است و عمدتا نور آبی بنفش را جذب می کند. عمدتا برای تشخیص گیاهان سایه از گیاهان آفتابی. نسبت کلروفیل b به کلروفیل a از گیاهان سایه اندک است ، بنابراین گیاهان سایه دار می توانند از نور آبی به شدت استفاده کرده و خود را با رشد در سایه وفق دهند. دو جذب قوی کلروفیل a و کلروفیل b وجود دارد: منطقه قرمز با طول موج 630 ~ 630 نانومتر و ناحیه آبی بنفش با طول موج 400 ~ 460 نانومتر.
کاروتنوئیدها (کاروتنوئیدها) یک اصطلاح کلی برای دسته ای از رنگدانه های طبیعی مهم هستند که معمولاً در رنگدانه های زرد ، نارنجی-قرمز یا قرمز در حیوانات ، گیاهان بالاتر ، قارچ ها و جلبک ها یافت می شوند. تاکنون بیش از 600 کاروتنوئید طبیعی کشف شده است. کاروتنوئیدهای تولید شده در سلولهای گیاهی نه تنها انرژی را جذب و منتقل می کنند تا به پیشرفت فتوسنتز کمک کنند ، بلکه عملکرد محافظت از سلولها را در برابر تخریب توسط مولکولهای اکسیژن پیوند تک الکترونی برانگیخته دارند. کاروتنوئیدها نور را در محدوده 505 ~ 303 نانومتر جذب می کنند. آنها رنگ غذا را تأمین می کنند و بر بدن انسان' دریافت غذا تأثیر می گذارند. در جلبک ها ، گیاهان و میکروارگانیسم ها ، رنگ آنها به دلیل پوشیده شدن از کلروفیل قابل ارائه نیست.
در فرآیند طراحی و انتخاب چراغ های LED ، سوء تفاهم های متعددی وجود دارد که باید از آنها اجتناب شود ، عمدتا در جنبه های زیر.
1. نسبت طول موج قرمز و آبی طول موج نور
به عنوان دو ناحیه جذب اصلی برای فتوسنتز دو گیاه ، طیف ساطع شده از چراغهای LED LED باید عمدتاً نور قرمز و نور آبی باشد. اما نمی توان آن را به سادگی با نسبت قرمز به آبی اندازه گیری کرد. به عنوان مثال ، نسبت قرمز به آبی 4: 1 ، 6: 1 ، 9: 1 و غیره است.
گونه های گیاهی بسیار متنوع هستند و عادات متفاوتی دارند و مراحل مختلف رشد نیز نیازهای متفاوتی برای تمرکز نور دارند. طیف مورد نیاز برای رشد گیاه باید یک طیف پیوسته با عرض توزیع مشخص باشد. بدیهی است که استفاده از منبع نوری ساخته شده از دو تراشه طول موج قرمز و آبی با طیف بسیار باریک نامناسب است. در آزمایش ها مشخص شد که گیاهان تمایل به زرد شدن دارند ، ساقه های برگ بسیار سبک و ساقه های برگ بسیار نازک هستند. مطالعات زیادی در مورد واکنش گیاهان به طیف های مختلف در کشورهای خارجی انجام شده است ، مانند تأثیر قسمت مادون قرمز بر دوره نوری ، تأثیر قسمت زرد-سبز بر اثر سایه زنی و تأثیر گیاه قسمت بنفش در مقاومت در برابر آفات و بیماری ها ، مواد مغذی و غیره.
در کاربردهای واقعی ، نهال ها اغلب سوزانده یا پژمرده می شوند. بنابراین ، طراحی این پارامتر باید با توجه به گونه های گیاهی ، محیط رشد و شرایط طراحی شود.
2. نور سفید معمولی و طیف کامل
اثر نور"؛ دیده شده"؛ از نظر گیاه با چشم انسان متفاوت است. لامپهای سفید معمولی ما نمی توانند جایگزین نور خورشید' شوند ، مانند سه لوله نور سفید سفید که به طور گسترده در ژاپن استفاده می شود. استفاده از این طیف ها تأثیر خاصی بر رشد گیاهان دارد ، اما تأثیر آن به اندازه منبع نوری ساخته شده توسط LED ها نیست. به
برای لوله های فلورسنت با سه رنگ اصلی که معمولاً در سالهای گذشته استفاده می شد ، اگرچه سفید سنتز می شود ، طیف های قرمز ، سبز و آبی از هم جدا می شوند و عرض طیف بسیار باریک است و قسمت پیوسته طیف نسبتاً ضعیف است. در عین حال ، قدرت هنوز در مقایسه با LED ها نسبتاً زیاد است ، 1.5 تا 3 برابر مصرف انرژی. طیف کامل LED هایی که به طور خاص برای روشنایی گیاه طراحی شده اند ، طیف را بهینه می کند. اگرچه جلوه بصری هنوز سفید است ، اما بخش مهمی از نور مورد نیاز برای فتوسنتز گیاه را شامل می شود.
3. پارامتر شدت روشنایی PPFD
چگالی شار فتوسنتز (PPFD) یک پارامتر مهم برای اندازه گیری شدت نور گیاهان است. این را می توان با کوانتوم نور یا با انرژی تابشی بیان کرد. این به چگالی شار تابشی موثر نور در فتوسنتز اشاره دارد ، که نشان دهنده تعداد کل کوانتومهای نوری است که در ساقه برگ گیاهان در محدوده طول موج 400 تا 700 نانومتر در واحد زمان و واحد سطح نشان داده می شود. واحد آن μE · m-2 · s-1 (μmol · m-2 · s-1) است. تابش فعال فتوسنتزی (PAR) به کل تابش خورشید با طول موج در محدوده 400 تا 700 نانومتر اشاره دارد.
نقطه جبران نور گیاهان ، که نقطه جبران نور نیز نامیده می شود ، بدین معناست که PPFD باید بیشتر از این نقطه باشد تا فتوسنتز بیشتر از تنفس باشد و رشد گیاه بیشتر از مصرف قبل از رشد گیاهان است. گیاهان مختلف نقاط جبران نور متفاوتی دارند و نمی توان آن را به سادگی به یک شاخص خاص مانند PPFD بیشتر از 200μmol · m-2 · s-1 در نظر گرفت.
شدت نور دستگاه روشنایی سنج مورد استفاده در گذشته روشنایی است ، اما چون طیف رشد گیاه به دلیل ارتفاع منبع نور از گیاه ، پوشش نور و اینکه آیا نور می تواند از برگ عبور کند ، تغییر می کند. و غیره ، هنگام مطالعه فتوسنتز از آن به عنوان نور استفاده می شود. شاخص های قوی به اندازه کافی دقیق نیستند و PAR در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
به طور کلی ، مکانیسم فتوسنتز می تواند توسط گیاه مثبت PPFD> آغاز شود. 50 میکرومول · m-2 · s-1؛ در حالی که گیاه سایه PPFD فقط به 20 میکرومول · m-2 · s-1 نیاز دارد. بنابراین ، هنگام نصب چراغ کارخانه LED ، می توانید آن را با توجه به این مقدار مرجع نصب و تنظیم کنید ، ارتفاع نصب مناسب را انتخاب کرده و به مقدار و یکنواختی PPFD ایده آل در سطح برگ برسید.
4. فرمول سبک
فرمول نور یک مفهوم جدید است که اخیراً ارائه شده است و عمدتا شامل سه عامل است: کیفیت نور ، کمیت نور و مدت زمان. به سادگی درک کنید که کیفیت نور مناسب ترین طیف برای فتوسنتز گیاه است. مقدار نور مقدار و یکنواختی PPFD مناسب است. مدت زمان مقدار تجمعي تابش و نسبت روز به شب است. كشاورزان هلندي كشف كرده اند كه گياهان از نسبت نور مادون قرمز به نور قرمز براي قضاوت در مورد تغيير روز و شب استفاده مي كنند. نسبت مادون قرمز در غروب آفتاب به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و گیاهان به سرعت به خواب پاسخ می دهند. بدون این فرایند ، چندین ساعت طول می کشد تا گیاه این فرایند را تکمیل کند.
در کاربردهای عملی ، لازم است تجربیات را از طریق آزمایش جمع آوری کرده و بهترین ترکیب را انتخاب کنید.
